NASA crea dos gases cuánticos por primera vez en el espacio

Empleando el CAL; laboratorio del átomo frio por sus siglas en inglés, científicos consiguieron crear por primera vez en el espacio dos gases cuánticos. Se espera que estos tengan la capacidad de coexistir e interactuar, dando paso a investigación sobre los fenómenos cuánticos y su futura aplicabilidad a la vida cotidiana. El experimento se encuentra a bordo de la Estación Espacial Internacional y es liderada por el JPL; laboratorio de propulsión a chorro por sus siglas en inglés.

Fotografía del Cold Atom Lab a bordo del módulo Destiny de la Estación Espacial Internacional. Este fue lanzado en 2018 y busca aprovechar los la microgravedad para estudiar fenómenos cuánticos.

Gases atómicos ultrafríos

Dentro de la investigación de la física de pocos cuerpos se desea poder aislar la menor cantidad posible de partículas, esto para estudiar sus interacciones y comportamiento a escalas cuánticas. Se hacen intentos de probar nuestros modelos actuales al llevar estos sistemas a temperaturas muy bajas, alcanzando incluso lo que se conoce como el quinto estado de la materia o condensado Bose-Einstein. Aprovechando al tiempo la microgravedad que se percibe en la Estación Espacial Internacional. Esto con el fin de comprender formación de moléculas, aparición de estructuras e interacciones.

Científicos realizan inspecciones y preparaciones de un módulo que sería instalado por astronautas en el espacio.

En esta ocasión se han llevado dos tipos de gases a un condensado de Bose-Einstein, en el cual muchas partículas obtienen el mismo estado cuántico y actúan entonces semejante a una única gran partícula, presentando comportamientos, características y propiedades únicas. Los gases usados fueron Rubidio y Potasio, y establecen las bases para obtener diferentes mezclas de isotopos de estos mismos.

Especies de condensados

El primer condensado de Bose-Einstein que se consiguió fue usando átomos de Rubidio, que además otorgaría el premio nobel de 2001 a los directores del proyecto. Sin embargo, la producción de un condensado de Potasio resultaba mucho más difícil. No fue hasta que se realizaran unas reparaciones en el CAL en 2021 para poder llevar la fabricación de este como algo rutinario que permita continuar las investigaciones en esta rama de la física. Con el tiempo se pueden abrir oportunidades para poner a prueba desde teorías de la física de pocos cuerpos hasta demostraciones de dispositivos que aprovechen los fenómenos cuánticos y ayuden a futuras misiones espaciales.

Imágenes de absorción del condensado de doble especie tras una libre expansión en el espacio.

El condensado de especie doble fue conseguida a través del proceso conocido como enfriamiento simpático, la cual se consigue al enfriar una especie al entrar en contacto con otra que ya se encuentra a bajas temperaturas. Al colisionar estas dos se realiza una transferencia de energía cinética de la más fácil de congelar a la más difícil y el sistema total resulta con temperaturas extremadamente bajas. Para estudiar el dominio del condenado de Bose-Einstein hace falta llevarlos hasta el orden de los nano Kelvin, o lo que es lo mismo, unas mil millonésimas de kelvin.

En los próximos años seguiremos escuchando sobre avances en la fabricación de estos condensados especiales y como las investigaciones realizadas sobre estos ayudarán a comprender mejor el universo desde las más pequeñas escalas. Y con el pasar del tiempo mucho de este conocimiento sería aplicado directa o indirectamente a nuestra vida cotidiana, bien sea desde la computación o la medicina.

Francisco Andrés Forero Daza
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